岩石及其工程地质性质
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岩石的工程地质性质
第五节 岩石的工程地质性质
一、岩石的工程地质性质指标
物理性质 密度，孔隙率，吸水性 力学性质 强度，变形 水理性质 透水性，溶解性，软化性，抗冻性
(一)物理性质
1.密度 岩石单位体积的质量。
2.相对密度 固体岩石的质量与同体积4℃水的质量的比值。
3.岩石的孔隙率 岩石中孔隙、裂隙的体积与岩石总体积的比值。
2.变形模量 应力与总应变的比值。
3.泊松比 轴向压力作用下的模向应变和纵向应变的比值。
(三)水理性质
1.透水性 2.溶解ห้องสมุดไป่ตู้ 3.软化性 4. 抗冻性
二、影响岩石工程性质的因素
1. 矿物成分 2. 结构
岩石按结构分类：结晶联结、胶结物联结 强度上的一般规律：
结构：结晶联结＞胶结物联结 胶结物：
硅质胶结＞铁质胶结＞钙质胶结＞泥质胶结 胶结方式(图1-4)：
接触胶结＞孔隙胶结＞基底胶结
二、影响岩石工程性质的因素
3. 构造 一些强度底、易风化的矿物，多沿一定的
方向富集，或成条带状风布，或成局部的聚集体， 从而使岩石的强度在这些部位出现弱化。
4. 水的作用
5. 风化
4.吸水率 指在常压条件下岩石所吸水分质量与干燥岩石质量 的比值。
(二)力学性质
强度指标
1.抗压强度 岩石在单向压力作用下，抵抗压碎破坏的能力。
2.抗拉强度 岩石单向拉伸时，抵抗拉断破坏的能力。
3.抗剪强度 岩石抵抗剪切破坏的能力。可分为抗剪断强度、抗 剪强度和抗切强度。
(二)力学性质
变形指标
1.弹性模量 应力与弹性应变的比值。
一、岩石的工程地质性质指标
物理性质 密度，孔隙率，吸水性 力学性质 强度，变形 水理性质 透水性，溶解性，软化性，抗冻性
(一)物理性质
1.密度 岩石单位体积的质量。
2.相对密度 固体岩石的质量与同体积4℃水的质量的比值。
3.岩石的孔隙率 岩石中孔隙、裂隙的体积与岩石总体积的比值。
2.变形模量 应力与总应变的比值。
3.泊松比 轴向压力作用下的模向应变和纵向应变的比值。
(三)水理性质
1.透水性 2.溶解ห้องสมุดไป่ตู้ 3.软化性 4. 抗冻性
二、影响岩石工程性质的因素
1. 矿物成分 2. 结构
岩石按结构分类：结晶联结、胶结物联结 强度上的一般规律：
结构：结晶联结＞胶结物联结 胶结物：
硅质胶结＞铁质胶结＞钙质胶结＞泥质胶结 胶结方式(图1-4)：
接触胶结＞孔隙胶结＞基底胶结
二、影响岩石工程性质的因素
3. 构造 一些强度底、易风化的矿物，多沿一定的
方向富集，或成条带状风布，或成局部的聚集体， 从而使岩石的强度在这些部位出现弱化。
4. 水的作用
5. 风化
4.吸水率 指在常压条件下岩石所吸水分质量与干燥岩石质量 的比值。
(二)力学性质
强度指标
1.抗压强度 岩石在单向压力作用下，抵抗压碎破坏的能力。
2.抗拉强度 岩石单向拉伸时，抵抗拉断破坏的能力。
3.抗剪强度 岩石抵抗剪切破坏的能力。可分为抗剪断强度、抗 剪强度和抗切强度。
(二)力学性质
变形指标
1.弹性模量 应力与弹性应变的比值。
岩石的工程地质性质
1、岩石矿物成分 2、岩石结构、构造（矿物颗粒间的连结、颗粒大 小与形状、空隙性等） 3、岩石含水状态 4、实验条件：如试件形状、大小、高径比、加荷 速率
(2)岩石的抗拉强度——岩石单向受拉时，能承受的最 大拉应力。 用于岩体稳定性评价
①直接拉伸试验
②劈裂法
t
2Pt
d l
③岩点石荷载的试抗验拉强度远低于其抗压强度
1/10
P64表5-6
(3)岩石的剪切强度——岩石受剪力作用时抵抗剪切破坏 的最大剪应力。岩体稳定性计算必需的参数:C和φ
①抗剪断强度
泊松比μ 工程上，常采用应力—应变曲线上抗压强度50%的应变点
的横向应变与轴向应变之比。
二、单向受力条件下的岩石强度
根据外力的性质
岩石的抗压强度 岩石的抗拉强度 岩石 剪断破坏
为什么岩石破坏的类型只有拉断和剪断 两种，而没有“压坏”的说法？
答： 岩石的破坏实质上是由于岩石内部的某个(些)面
．． ．．
非稳定裂隙扩展至岩石结构破坏阶段：
微裂隙迅速增加和不断扩展，形成局部拉裂或剪裂 面。体积变形由压缩变为膨胀，最终导致岩石结构完全 破坏，但仍具有整体性。
．．
上界应力称为峰值强度（单轴抗压强度）
微裂隙聚结与扩展阶段：
裂隙扩展成分叉状，并相互联合形成宏 观断裂面，应力随应变增加而降低。
． ．
弹性极限（比例极限） 屈服极限 峰值强度（单轴抗压强度） 残余强度
微裂隙及孔隙闭合阶段 A
可恢复弹性变形阶段 B
部分弹性变形至微裂隙 扩展阶段 C 非稳定裂隙扩展至岩石结 构破坏阶段 D 微裂隙聚结与扩展阶段 E
沿破断面滑移阶段 F
微裂隙及孔隙闭合阶段： 裂隙及孔隙逐渐被压密。非线性变形，曲线上凹
(2)岩石的抗拉强度——岩石单向受拉时，能承受的最 大拉应力。 用于岩体稳定性评价
①直接拉伸试验
②劈裂法
t
2Pt
d l
③岩点石荷载的试抗验拉强度远低于其抗压强度
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P64表5-6
(3)岩石的剪切强度——岩石受剪力作用时抵抗剪切破坏 的最大剪应力。岩体稳定性计算必需的参数:C和φ
①抗剪断强度
泊松比μ 工程上，常采用应力—应变曲线上抗压强度50%的应变点
的横向应变与轴向应变之比。
二、单向受力条件下的岩石强度
根据外力的性质
岩石的抗压强度 岩石的抗拉强度 岩石 剪断破坏
为什么岩石破坏的类型只有拉断和剪断 两种，而没有“压坏”的说法？
答： 岩石的破坏实质上是由于岩石内部的某个(些)面
．． ．．
非稳定裂隙扩展至岩石结构破坏阶段：
微裂隙迅速增加和不断扩展，形成局部拉裂或剪裂 面。体积变形由压缩变为膨胀，最终导致岩石结构完全 破坏，但仍具有整体性。
．．
上界应力称为峰值强度（单轴抗压强度）
微裂隙聚结与扩展阶段：
裂隙扩展成分叉状，并相互联合形成宏 观断裂面，应力随应变增加而降低。
． ．
弹性极限（比例极限） 屈服极限 峰值强度（单轴抗压强度） 残余强度
微裂隙及孔隙闭合阶段 A
可恢复弹性变形阶段 B
部分弹性变形至微裂隙 扩展阶段 C 非稳定裂隙扩展至岩石结 构破坏阶段 D 微裂隙聚结与扩展阶段 E
沿破断面滑移阶段 F
微裂隙及孔隙闭合阶段： 裂隙及孔隙逐渐被压密。非线性变形，曲线上凹
工程地质学第1章 岩石及其工程地质性质PPT
• 〔5〕岩石的抗冻性
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
岩石的硬度、成因及工程地质性质
岩石的硬度、成因及工程地质性质
一、岩石的主要矿物
构成岩石的矿物称为造岩矿物。
矿物的成分、性质及其在各种因素影响下的变化，都会对岩石造成影响。
例如，岩石中的石英含量越多，钻孔的难度就越大，钻头、钻机等消耗量也就越多。
物理性质是鉴别矿物的主要依据。
依据颜色鉴定矿物的成分和结构，依据光泽鉴定风化程度，依据硬度鉴定矿物类别。
表1矿物硬度表
二、岩石的成因类型及其特征
三、岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征
四、岩石的工程地质性质
1.岩石的物理力学性质
（1）岩石的主要物理性质
（2）岩石的主要力学性质。
1.5岩石的工程地质性质
软化系数表示。 软化系数kd：等于岩石在饱和状态下的极限抗压强度与
在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。其值越小， 表明岩石在水作用下的强度和稳定性越差。
岩石的软化性决定于岩石的矿物成分、结构和构造特征。 岩浆岩和变质岩的软化系数大都接近于1.0；粘土矿物含量 高、孔隙度大、吸水率高的岩石，软化系数越小，如泥灰 岩和页岩。
降低岩石的强度。在工程中应当重视岩石中这些低强度 矿物含量的增长对岩石强度的降低作用。
但也不能简单地认为，含有高强度矿物的岩石，其强度一定就 高。因为岩石受力作用后，内部应力是通过矿物颗粒的直接接 触来传递的，如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力 的传递必然会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示 出高的强度。
180~300
岩石名称 辉绿岩
抗压强度 （MPa）
200~350
岩石名称 页岩
抗压强度 （MPa）
10~100
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩 灰岩
100~250 50~200 20~200
岩体 = 结构面 + 结构体
岩块的强度高，岩体的强度不一定高。
结构面的发育程度、性质、充填情况以 及连通程度等，对岩体的工程性质有很 大的影响。
29/35
1. 结构面
结构面：存在于岩体中的各种地质界面。
（1）结构面类型： 原生结构面：成岩时形成
沉积结构面：层面、层理、夹层等 火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等 变质结构面：片麻理、片理等等
在风干状态下极限抗压强度的比。用小数表示。其值越小， 表明岩石在水作用下的强度和稳定性越差。
岩石的软化性决定于岩石的矿物成分、结构和构造特征。 岩浆岩和变质岩的软化系数大都接近于1.0；粘土矿物含量 高、孔隙度大、吸水率高的岩石，软化系数越小，如泥灰 岩和页岩。
降低岩石的强度。在工程中应当重视岩石中这些低强度 矿物含量的增长对岩石强度的降低作用。
但也不能简单地认为，含有高强度矿物的岩石，其强度一定就 高。因为岩石受力作用后，内部应力是通过矿物颗粒的直接接 触来传递的，如果强度较高的矿物在岩石中互不接触，则应力 的传递必然会受中间低强度矿物的影响，岩石不一定就能显示 出高的强度。
180~300
岩石名称 辉绿岩
抗压强度 （MPa）
200~350
岩石名称 页岩
抗压强度 （MPa）
10~100
100~250
玄武岩
150~300
砂岩
20~200
180~300
石英岩
150~350
砾岩
10~150
100~250 100~250 80~250
大理岩 片麻岩 灰岩
100~250 50~200 20~200
岩体 = 结构面 + 结构体
岩块的强度高，岩体的强度不一定高。
结构面的发育程度、性质、充填情况以 及连通程度等，对岩体的工程性质有很 大的影响。
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1. 结构面
结构面：存在于岩体中的各种地质界面。
（1）结构面类型： 原生结构面：成岩时形成
沉积结构面：层面、层理、夹层等 火成结构面：原生节理、流纹面、接触面等等 变质结构面：片麻理、片理等等
工程地质-岩石及岩体的工程地质性质幻灯片课件
岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性 质称为岩石的软化性。软化学性主要决定于岩 石的矿物成分、结构和构造特征。黏土矿物含 量高、孔隙度大 、吸水率高的岩石，与水作 用容易软化而丧失其强度和稳定性。
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• （1）岩石的变形性质 • 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 • 1）弹性变形 • 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原
有的形状及体积的变形称为弹性变形。
• 2）塑性变形 • 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• （1）岩石的变形性质 • 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 • 1）弹性变形 • 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原
有的形状及体积的变形称为弹性变形。
• 2）塑性变形 • 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。
工程地质学-第二章 岩石的工程地质性质-1-岩石的物理性质
吸水性较大的岩石吸水后往往会产生膨胀，给井巷支护造 成很大压力。
在公路建筑材料中 Ks→1，石料抗冻性能差， Ks >0.85的 石料寒冷地区不用。
2、岩石的透水性
透水性：在一定的水压作用下，水穿透岩石的能 力。地下水存在于岩石孔隙、裂隙之中，而且大多数岩石 的孔隙裂隙是连通的，因而在一定的水压作用下，地下水 可以在岩石中渗透。岩石的这种能透水的性能称为岩石的 透水性。岩石的透水性大小不仅与岩石的孔隙度大小有关， 而且还与孔隙大小及其贯通程度有关。
I d 2 mr / ms %
试验前的试件烘干质量 mr ； 残留在筒内的试件烘干质量 ms 。
3.岩石的膨胀性 评价膨胀性岩体工程的稳定。
1）自由膨胀率：无约
束条件下，浸水后胀变形 与原尺寸 之比 轴向自由膨胀
VH H / H （%）
H——试件高度 径向自由膨胀
VD D / D （%）
n0Leabharlann Vn0 V Ws V
Vn0 Ws
d 2 w
式中：Ws为干燥岩石重量；γd,γw干燥岩石和水的重度。
（3）岩石的饱水系数（Ks）
岩石吸水率与饱水率之比称为岩石的饱水系数，即
Ks
1 2
饱水系数反映了岩石中大开空隙和小开空隙的相对含量。 饱水系数越大，岩石中的大开空隙越多，而小开空隙越少。
Vnb Ws
Ws Vnb1 d1
V W1
w
式中：W s为干燥岩石的重量；γd,γw分别为干燥岩石和水的重度。
（2）岩石的饱水率（ω2）
岩石的饱水率指在高压（150个大气压）或真空
条件下，岩石吸入水的重量Wω2与岩石干重量Ws之比，
即：
岩石及其工程地质性质
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二、地质作用
外力地质作用：由地球外部的能量引起的
由太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循 环，动植物生长，在运动的过程中改造地表。
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二、地质作用
外力地质作用的营力：
河流的侵蚀； 地下水的潜蚀； 湖泊海洋的冲蚀;
风的吹蚀；
冰川的刨蚀等。
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二、地质作用
河流的侵蚀
亚马逊河流域
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三、矿物的物理力学性质
力学性质
硬度(hardness)：矿物新鲜面抵抗外力刻划的能 力，分为摩氏十级。 “滑石方，萤磷长，石英黄玉刚金刚”。
矿物硬度表
硬度 1 2 3 4 5 6 7 石英 8 黄玉 9 10
矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 长石
刚玉 金刚石
一般用摩氏硬度计来决定矿物的相对硬度 野外调查时，常用指甲（2～2.5）、铅笔刀（5～5.5）、 玻璃（5.5～6）、钢刀刃（6～7）鉴别矿物的强度。
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一、岩浆岩
岩浆岩的产状：岩浆岩的空间位置、形态和岩体大
小，以及与周围岩石相接触的关系。
深成岩 侵入岩 岩 浆 岩 喷出岩 浅成岩 中心式喷发 裂隙式喷发
岩基、岩株、岩盖 和岩盆（盘）、岩 床、岩脉、岩墙等 火山锥、熔岩流、 熔岩被
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一、岩浆岩
岩浆岩的产状示意图
①岩基； ②岩株； ③岩盘； ④岩床； ⑤岩墙； ⑥火山颈； ⑦岩脉； ⑧岩被； ⑨火山锥； ⑩熔岩流； ⑪破火山口
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二、地质作用
地震作用(earthquake)
由于地壳运 动引起地球内部 机械能突然释放 时，以弹性波的
形式传播到地表
引起猛烈冲击。
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橄榄绿 无色 白色
块状、叶片状 白黄绿 白 绿 油脂
立方体或粒状 铜黄色 黑绿 金属 6-6.5 参差状断 4.9-5.2 晶面条纹
褐铁矿 块状 土状 钟乳状 黄(深)褐铁锈 半金 4-4.5 两组解理 2.7-4.3
四、矿物的肉眼鉴定
课堂练习
晶形 颜色 光泽 硬度 解理 三组 完全 解理 无 盐酸 反应 起泡 定名 方 解 —— 石 石 —— 英
物理性质、力学性质、其他性质
4、矿物的肉眼鉴定
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第三节 岩 石
岩石(rock)：一种或多种矿物组成的自然集合体。 按成因分为三大类： • 岩浆岩(magmatic rock)
在地壳上分布面积约占7％；
• 沉积岩(sedimentary rock) 在地壳上分布面积约占75％；
• 变质岩(metamorphic rock) 在地壳上分布面积约占18％。
沉积(sedimentation)：被搬运的物质，从搬运介质中分
离出来，形成沉积物的过程
硬结成岩(diagenesis)：沉积下来的各种松散堆积物，
固结成为坚硬岩石的作用
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二、地质作用
外力地质作用主要影响因素是：气候和地形。
我国温度带的划分图
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二、地质作用
我国干湿地区划分图
23/28
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一、岩浆岩
岩浆岩(magmatic rock) ——广泛分布在地表或地下；
大陆或海洋。
岩浆岩的成因
由地下深处的高温高压 熔融的岩浆以侵入(intrusive) 或喷出(effusive)方式直接冷 凝而成。
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一、岩浆岩
岩浆岩的产状：岩浆岩的空间位置、形态和岩体大
小，以及与周围岩石相接触的关系。
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二、地质作用
内力地质作用：
由地球内部的能量（如地球的旋转能、重力能、放 射性元素蜕变产生的热能）引起的。
内力地质 作用
地壳运动
岩浆作用
变质作用
地震作用
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二、地质作用
地壳运动（tectonism）：是指由地球内动力所引
起的地壳岩石发生变形、变位（如弯曲、错断等） 的机械运动。亦称为构造运动。
矿物的形态：是指矿物的外形特征，一般包括单体矿
物或群体矿物的形态。
晶形 (crystal form)：一向延长（c、d）；二向延长
（b、f）；三向延长（a、e）
图 2-2 矿物晶形
(a) 石盐；(b) 石膏；(c) 普通辉石；(d)石英； (e)正长石； (f) 云母 35/28
二、矿物的形态
矿物集合体形态：
同种矿物多个单体聚集在一起的整体就是矿 物集合体。 矿物集合体的形态取决于单体的形态和他们 的集合方式。
集合体按矿物结晶粒度大小分类：
显晶质矿物集合体：肉眼可辨认其颗粒的 隐晶质或非晶质矿物集合体：肉眼不能辨认的
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三、矿物的物理力学性质
物理性质
颜色 条痕 透明度 光泽
力学性质
硬度 解理 断口
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二、地质作用
地震作用(earthquake)
由于地壳运动引
起地球内部能量
的长期积累，达
到一定限度而突 然释放时，导致 地壳一定范围的 快速颤动。
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二、地质作用
各种内力地质作用是相互关联的——
地壳运动可以在地壳中形成断裂，引起地震，
并为岩浆活动创造通道。
地壳运动和岩浆活动都可能引起变质作用。
按运动形式分为水平运动和垂直运动。
8/28
二、地质作用
岩浆作用（magmatism）
岩浆形成、运动、
演化、冷凝 —— 形
成岩石。
岩浆作用示意图
9/28
二、地质作用
变质作用(metamorphism)
由于地壳运动、岩浆作用等引起物理和化学条件发 生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造 的作用，称为变质作用。
一、地球的构造
地球外圈：
大气圈 水圈 生物圈
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一、地球的构造
大气圈(atmosphere) ：是地球以外的空间 ,它提
供生物需要的CO2和O2 ,对地貌形态变化起着极 大的影响。
水圈 (hydrosphere) ：由大气圈的水蒸气凝结成
降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表 岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各 种地质现象的发育。
26/28
二、地质作用
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者 外力地质作用破坏和重塑地表形态——地 表形态的雕刻者 地壳上升时，遭受剥蚀。 地壳下降时，接受沉积。
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复习思考题
1.说明地球的内、外圈层构造。 2.说明地质作用的概念、类型。
3.内力地质作用分为哪些类型？哪种作用占主导 地位？
甲矿物 规则
白
玻璃 光泽 玻璃 光泽
3
乙矿物 规则
白
7
无
44/28
复习思考题
1、什么是矿物？ 2、矿物的物理力学性质有哪些？ 3、说出几种常见的矿物。 4、矿物肉眼鉴定的注意事项。
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小结
第一节 地质作用 1、地球的构造：地球内圈、地球外圈 2、地质作用:内力地质作用、外力地质作用 第二节 矿物 1、矿物与造岩矿物 2、矿物的形态:单体形态、集合体形态 3、矿物的物理力学性质
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三、矿物的物理力学性质 物理性质
颜色(color)：矿物新鲜表面的颜色。分自色、 他色、假色。 条痕(streak)：矿物粉末的颜色。 透明度(transparency)：光线透过矿物的程度。 分透明、半透明、不透明。
光泽(luster)：矿物表面反射光线的强弱强度。 分金属光泽、半金属光泽、非金属光泽（玻 璃光泽、油脂光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、 土状光泽、金刚光泽）。
第一章 岩石及其工程地质性质
主要内容
第一节 地质作用 第二节 矿物
第三节 岩石
第四节 岩石的工程地质性质
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第一节 地质作用 一、地球的构造
地球内圈：
莫霍面
地壳
地幔
古登堡面
地核
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一、地球的构造
地壳 (crust) ：由固体岩石构成 , 平均厚度 33km,
成分为硅铝层(花岗岩层)和硅镁层(玄武岩层)。
指组成岩石的矿物结晶程度、晶粒大小、形状，以及 它们的相互组合关系。可反映岩浆成分和岩浆冷凝时的物理 环境。
按矿物结晶程度分为：
全晶质结构——是深成岩和浅成岩的结构特征，如花岗岩 半晶质结构——是浅成岩和喷出岩的结构特征，如流纹岩 非晶质结构——是喷出岩所特有的结构特征，如黑曜岩
地幔(mantle)：上地幔是熔融状态物质,
可能是 岩浆的发源地；下地幔主要是由铁镁氧化物和硫 化物组成。地幔平均厚度2900 km。
地核(core)：由比重较大的铁镍合金组成，平均
密度大于10 g/cm³ ，平均厚度3471 km。外核是液 态的,内核是固态。
地壳运动主要起因于地幔物质的对流。
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石英 粒状、六方棱柱状乳白 无 无 板状、短柱状 肉红色 板状、柱状 片状、鳞片状 粒状 棱面体、粒状 纤维状、板状
(
灰)白色 白色 玻璃 无色
两中解86 2.7-3.1 聚片双晶
玻璃 2-3 一完全解 3.0-3.2 薄片弹性 玻璃 6-7 贝壳状断 3.3-3.5 不英共生 玻璃 丝绢 3 2 1 三完全解 三 一全解 一中解 2.7 2.3 2.7-2.8 滴盐酸泡 具挠性 具滑感 可染手
地壳运动在内力地质作用中起主导作用。
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二、地质作用
外力地质作用：由地球外部的能量引起的
由太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循 环，动植物生长，在运动的过程中改造地表。
13/28
二、地质作用
外力地质作用的营力：
河流的侵蚀； 地下水的潜蚀； 湖泊海洋的冲蚀;
风的吹蚀；
冰川的刨蚀等。
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39/28
三、矿物的物理力学性质
解理(cleavage)：矿物受敲击后，沿一定的方向 裂开成光滑平面的性质。
裂开的光滑平面称为解理面。 一组（云母）、两组（长石）、三组（方解石） 极完全（云母）、完全（方解石）、中等（正长石）、 不完全（磷灰石）
断口(fracture)：矿物受敲击后，沿任意方向发生 不规则的破裂面。
二、地质作用
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化
作用进行彻底。如东南沿海。
干旱气候区：少雨，风力强，咸水湖。 如西北高原。 冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少， 冰川盘踞。如两极和高山地区。
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二、地质作用
中国地势分布示意图
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二、地质作用
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
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三、矿物的物理力学性质
力学性质
硬度(hardness)：矿物新鲜面抵抗外力刻划的能 力，分为摩氏十级。 “滑石方，萤磷长，石英黄玉刚金刚”。
矿物硬度表
硬度 1 2 3 4 5 6 7 石英 8 黄玉 9 10
矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 野外调查时，常用指甲（2～2.5）、铅笔刀（5～5.5）、 玻璃（5.5～6）、钢刀刃（6～7）鉴别矿物的硬度。
在地表环境下由于大气、水、生物等作用，岩石 在原地分解和破坏。
剥蚀(denudation)：
各种地质营力，在运动过程中对地表岩石产生破
坏，并把破碎分解了的产物剥离原地。
20/28
二、地质作用
搬运(transportation)：岩石经风化、剥蚀破坏后的产物
橄榄绿 无色 白色
块状、叶片状 白黄绿 白 绿 油脂
立方体或粒状 铜黄色 黑绿 金属 6-6.5 参差状断 4.9-5.2 晶面条纹
褐铁矿 块状 土状 钟乳状 黄(深)褐铁锈 半金 4-4.5 两组解理 2.7-4.3
四、矿物的肉眼鉴定
课堂练习
晶形 颜色 光泽 硬度 解理 三组 完全 解理 无 盐酸 反应 起泡 定名 方 解 —— 石 石 —— 英
物理性质、力学性质、其他性质
4、矿物的肉眼鉴定
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第三节 岩 石
岩石(rock)：一种或多种矿物组成的自然集合体。 按成因分为三大类： • 岩浆岩(magmatic rock)
在地壳上分布面积约占7％；
• 沉积岩(sedimentary rock) 在地壳上分布面积约占75％；
• 变质岩(metamorphic rock) 在地壳上分布面积约占18％。
沉积(sedimentation)：被搬运的物质，从搬运介质中分
离出来，形成沉积物的过程
硬结成岩(diagenesis)：沉积下来的各种松散堆积物，
固结成为坚硬岩石的作用
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二、地质作用
外力地质作用主要影响因素是：气候和地形。
我国温度带的划分图
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二、地质作用
我国干湿地区划分图
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一、岩浆岩
岩浆岩(magmatic rock) ——广泛分布在地表或地下；
大陆或海洋。
岩浆岩的成因
由地下深处的高温高压 熔融的岩浆以侵入(intrusive) 或喷出(effusive)方式直接冷 凝而成。
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一、岩浆岩
岩浆岩的产状：岩浆岩的空间位置、形态和岩体大
小，以及与周围岩石相接触的关系。
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二、地质作用
内力地质作用：
由地球内部的能量（如地球的旋转能、重力能、放 射性元素蜕变产生的热能）引起的。
内力地质 作用
地壳运动
岩浆作用
变质作用
地震作用
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二、地质作用
地壳运动（tectonism）：是指由地球内动力所引
起的地壳岩石发生变形、变位（如弯曲、错断等） 的机械运动。亦称为构造运动。
矿物的形态：是指矿物的外形特征，一般包括单体矿
物或群体矿物的形态。
晶形 (crystal form)：一向延长（c、d）；二向延长
（b、f）；三向延长（a、e）
图 2-2 矿物晶形
(a) 石盐；(b) 石膏；(c) 普通辉石；(d)石英； (e)正长石； (f) 云母 35/28
二、矿物的形态
矿物集合体形态：
同种矿物多个单体聚集在一起的整体就是矿 物集合体。 矿物集合体的形态取决于单体的形态和他们 的集合方式。
集合体按矿物结晶粒度大小分类：
显晶质矿物集合体：肉眼可辨认其颗粒的 隐晶质或非晶质矿物集合体：肉眼不能辨认的
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三、矿物的物理力学性质
物理性质
颜色 条痕 透明度 光泽
力学性质
硬度 解理 断口
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二、地质作用
地震作用(earthquake)
由于地壳运动引
起地球内部能量
的长期积累，达
到一定限度而突 然释放时，导致 地壳一定范围的 快速颤动。
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二、地质作用
各种内力地质作用是相互关联的——
地壳运动可以在地壳中形成断裂，引起地震，
并为岩浆活动创造通道。
地壳运动和岩浆活动都可能引起变质作用。
按运动形式分为水平运动和垂直运动。
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二、地质作用
岩浆作用（magmatism）
岩浆形成、运动、
演化、冷凝 —— 形
成岩石。
岩浆作用示意图
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二、地质作用
变质作用(metamorphism)
由于地壳运动、岩浆作用等引起物理和化学条件发 生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造 的作用，称为变质作用。
一、地球的构造
地球外圈：
大气圈 水圈 生物圈
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一、地球的构造
大气圈(atmosphere) ：是地球以外的空间 ,它提
供生物需要的CO2和O2 ,对地貌形态变化起着极 大的影响。
水圈 (hydrosphere) ：由大气圈的水蒸气凝结成
降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表 岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各 种地质现象的发育。
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二、地质作用
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者 外力地质作用破坏和重塑地表形态——地 表形态的雕刻者 地壳上升时，遭受剥蚀。 地壳下降时，接受沉积。
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复习思考题
1.说明地球的内、外圈层构造。 2.说明地质作用的概念、类型。
3.内力地质作用分为哪些类型？哪种作用占主导 地位？
甲矿物 规则
白
玻璃 光泽 玻璃 光泽
3
乙矿物 规则
白
7
无
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复习思考题
1、什么是矿物？ 2、矿物的物理力学性质有哪些？ 3、说出几种常见的矿物。 4、矿物肉眼鉴定的注意事项。
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小结
第一节 地质作用 1、地球的构造：地球内圈、地球外圈 2、地质作用:内力地质作用、外力地质作用 第二节 矿物 1、矿物与造岩矿物 2、矿物的形态:单体形态、集合体形态 3、矿物的物理力学性质
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三、矿物的物理力学性质 物理性质
颜色(color)：矿物新鲜表面的颜色。分自色、 他色、假色。 条痕(streak)：矿物粉末的颜色。 透明度(transparency)：光线透过矿物的程度。 分透明、半透明、不透明。
光泽(luster)：矿物表面反射光线的强弱强度。 分金属光泽、半金属光泽、非金属光泽（玻 璃光泽、油脂光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、 土状光泽、金刚光泽）。
第一章 岩石及其工程地质性质
主要内容
第一节 地质作用 第二节 矿物
第三节 岩石
第四节 岩石的工程地质性质
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第一节 地质作用 一、地球的构造
地球内圈：
莫霍面
地壳
地幔
古登堡面
地核
2/28
一、地球的构造
地壳 (crust) ：由固体岩石构成 , 平均厚度 33km,
成分为硅铝层(花岗岩层)和硅镁层(玄武岩层)。
指组成岩石的矿物结晶程度、晶粒大小、形状，以及 它们的相互组合关系。可反映岩浆成分和岩浆冷凝时的物理 环境。
按矿物结晶程度分为：
全晶质结构——是深成岩和浅成岩的结构特征，如花岗岩 半晶质结构——是浅成岩和喷出岩的结构特征，如流纹岩 非晶质结构——是喷出岩所特有的结构特征，如黑曜岩
地幔(mantle)：上地幔是熔融状态物质,
可能是 岩浆的发源地；下地幔主要是由铁镁氧化物和硫 化物组成。地幔平均厚度2900 km。
地核(core)：由比重较大的铁镍合金组成，平均
密度大于10 g/cm³ ，平均厚度3471 km。外核是液 态的,内核是固态。
地壳运动主要起因于地幔物质的对流。
3/28
石英 粒状、六方棱柱状乳白 无 无 板状、短柱状 肉红色 板状、柱状 片状、鳞片状 粒状 棱面体、粒状 纤维状、板状
(
灰)白色 白色 玻璃 无色
两中解86 2.7-3.1 聚片双晶
玻璃 2-3 一完全解 3.0-3.2 薄片弹性 玻璃 6-7 贝壳状断 3.3-3.5 不英共生 玻璃 丝绢 3 2 1 三完全解 三 一全解 一中解 2.7 2.3 2.7-2.8 滴盐酸泡 具挠性 具滑感 可染手
地壳运动在内力地质作用中起主导作用。
12/28
二、地质作用
外力地质作用：由地球外部的能量引起的
由太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循 环，动植物生长，在运动的过程中改造地表。
13/28
二、地质作用
外力地质作用的营力：
河流的侵蚀； 地下水的潜蚀； 湖泊海洋的冲蚀;
风的吹蚀；
冰川的刨蚀等。
14/28
39/28
三、矿物的物理力学性质
解理(cleavage)：矿物受敲击后，沿一定的方向 裂开成光滑平面的性质。
裂开的光滑平面称为解理面。 一组（云母）、两组（长石）、三组（方解石） 极完全（云母）、完全（方解石）、中等（正长石）、 不完全（磷灰石）
断口(fracture)：矿物受敲击后，沿任意方向发生 不规则的破裂面。
二、地质作用
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化
作用进行彻底。如东南沿海。
干旱气候区：少雨，风力强，咸水湖。 如西北高原。 冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少， 冰川盘踞。如两极和高山地区。
24/28
二、地质作用
中国地势分布示意图
25/28
二、地质作用
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
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三、矿物的物理力学性质
力学性质
硬度(hardness)：矿物新鲜面抵抗外力刻划的能 力，分为摩氏十级。 “滑石方，萤磷长，石英黄玉刚金刚”。
矿物硬度表
硬度 1 2 3 4 5 6 7 石英 8 黄玉 9 10
矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 野外调查时，常用指甲（2～2.5）、铅笔刀（5～5.5）、 玻璃（5.5～6）、钢刀刃（6～7）鉴别矿物的硬度。
在地表环境下由于大气、水、生物等作用，岩石 在原地分解和破坏。
剥蚀(denudation)：
各种地质营力，在运动过程中对地表岩石产生破
坏，并把破碎分解了的产物剥离原地。
20/28
二、地质作用
搬运(transportation)：岩石经风化、剥蚀破坏后的产物